2022年12月29日，武漢六博光電的水下光通信研發(fā)團隊在武漢市木蘭湖水域成功開展了多點組網(wǎng)水下無線光通信實驗。

實驗前對木蘭湖水質(zhì)進行測試，水質(zhì)衰減系數(shù)為2.61dB/m。為實現(xiàn)多點間組網(wǎng)通信，LED發(fā)射光源的光束角設(shè)計為120°，接收端采用高靈敏光電倍增管（PMT）作為大視場接收光電探測器，接收視場角度約為40°。實驗時將水下光通信設(shè)備安裝于實驗架下端并浸入湖水中，距離水面約1.5米，實驗架上端安置在船舷處，通過駕駛船只來控制設(shè)備的位置、距離和指向，開展了多種模式水下通信測試。

（1）點對點水下無線光通信測試

小船端安裝光束發(fā)散角120°的藍光設(shè)備，大船端安裝40°接收角的綠光設(shè)備，通過駕駛船只來調(diào)節(jié)設(shè)備間的距離和指向角度（見圖1）。實驗證明，發(fā)射中心軸在向左或右偏轉(zhuǎn)60度范圍內(nèi)，以及接收端光軸反向偏轉(zhuǎn)20度范圍內(nèi)時，雙向都可以分別正常進行圖片和視頻通信，最大通信速率為20Mbps，即發(fā)射與接收光軸最大偏差為80度時仍可以維持水下無線光通信。在水質(zhì)衰減系數(shù)為2.61dB/m情況下通信距離達到了13米。深海環(huán)境下的水質(zhì)衰減系數(shù)在0.2dB/m左右，在該水質(zhì)環(huán)境下本廣角通信設(shè)備的通信距離可以超過50米。

測試也驗證了兩船在行駛情況下可以保持通信，驗證了廣角LED通信設(shè)備在水下可以開展移動光通信任務(wù)，為水下手持光通信、水下機器人、水下潛航器等移動平臺間的光通信奠定了基礎(chǔ)。

圖1 120°光束角點對點移動光通信實驗場景（藍光發(fā)射，綠光接收）

（2）1發(fā)3收水下無線光通信測試

分別將設(shè)備放入湖水中，使用一臺光束角120°的藍光設(shè)備發(fā)送視頻數(shù)據(jù)，三臺綠光設(shè)備安置在120°藍光覆蓋范圍內(nèi)區(qū)域，接收設(shè)備間距2-3米，同時接收視頻數(shù)據(jù)。實驗證明3臺接收設(shè)備能同時正常接收發(fā)射端的實時視頻（見圖2），該實驗驗證了在水下組建水下LiFi（光網(wǎng)）的可行性，使得無線光通信技術(shù)在水下具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖2 水下光通信組網(wǎng)測試場景圖

（3）全雙工水下無線光通信測試

將一臺藍光設(shè)備與一臺綠光設(shè)備放入湖水中，同時以120°大發(fā)散角發(fā)射、全雙工模式發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，成功實現(xiàn)了圖片、實時視頻全雙工傳輸，測得最高雙向通信速率可達到15Mbps（見圖3）。

圖3 實時全雙工測試場景圖

本次實驗完成了水下全雙工通信、移動光通信和一對多組網(wǎng)通信，該技術(shù)產(chǎn)品適用于海底探測、移動設(shè)備的水下作業(yè)、海底觀測儀器與船舶及無人潛航器、潛艇之間的高速數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域。

武漢六博光電技術(shù)有限責(zé)任公司是國家高新技術(shù)企業(yè)，國家中小型科技企業(yè)，公司主要從事空間光通信、水下光通信、高速光電探測器等領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)、制造與生產(chǎn)，主營產(chǎn)品已通過ISO9001質(zhì)量體系認證。公司近兩年致力于推進水下無線光通信設(shè)備實際工程化應(yīng)用，研發(fā)出數(shù)款新型水下無線光通信設(shè)備，已應(yīng)用于水下無線高速數(shù)據(jù)傳輸多種場景，促進了我國水下經(jīng)濟活動的發(fā)展。公司文化秉承了“自強、弘毅、求實、拓新”的精神，致力于成為國際領(lǐng)先的移動光通信和水下光通信設(shè)備制造與服務(wù)提供商。

圖4 武漢六博光電水下光通信研發(fā)團隊

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